TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN
************************

Bài tiểu luận:

CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

Giáo viên hướng dẫn: TS. Ninh Văn Tiến
Sinh viên thực hiện : Nhóm 7 lớp DHDI4

Tháng 5 – 2009



1


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

DANH SÁCH NHÓM

NHIỆM VỤ

STT

HỌ VÀ TÊN

MSSV

1

Trần Trúc Khiêm (NT)

08101231

Tổng hợp tài liệu

2

Nguyễn Mạnh Khang

08096861

Tìm kiếm hình ảnh

3

Hà Văn Khánh

08201331

Đánh máy

4

Nguyễn Hoàng Lâm

08110891


Tham khảo tài liệu

5

Nguyễn Chí Thanh

08102601

Tham khảo tài liệu

6

Bạch Văn Phương

08096611

Tham khảo tài liệu

7

Bùi Văn Thiện

08113201

Đánh máy

8

Nguyễn Tấn Thinh


08101311

Tham khảo tài liệu

9

Lê Anh Tùng

08109351

Tham khảo tài liệu

10

Nguyễn Quốc Thịnh

08100201

Tham khảo tài liệu



2


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay điện được sử dụng vào trong công nghiệp và trong đời sống ngày càng

phổ biến nên việc đo lường điện ngày càng nhiều, phức tạp, đòi hỏi độ chính xác và
ổn định cao. Do đó đo lường điện là mảng kiến thức và kỹ năng không thể thiếu đối
với bất kì người thợ điện nào, đặc biệt là đối với những người phụ trách phần điện
trong các xí nghiệp, nhà máy, thường được gọi là điện công nghiệp.
Những vấn đề về đo lường kỹ thuật có liên quan trực tiếp tới chất lượng, độ tin
cậy, chất lượng và tuổi thọ của thiết bị và hệ thống điện khi làm việc. Vì vậy, đòi
hỏi người thợ lành nghề phải tinh thông các cơ sở đo lường kỹ thuật, phải hiểu rõ
về đơn vị đo, các mẫu chuẩn ban đầu của đơn vị đo và tổ chức kiềm tra dụng cụ đo;
hiểu rõ nguồn gốc và nguyên nhân của các sai số trong quá trình đo và phương
pháp xác định chúng.
Ngoài các vấn đề đo dòng điện, điện áp, điện trở, độ cách điện; đo công suất, hệ
số công suất…còn phải đo các thông số khác, đo lường các đại lượng không điện
bằng phương pháp điện như: đo nhiệt độ, đo áp suất, đo tốc độ, đo mức nhiên liệu
v..v..
Các dụng cụ đo lường thường được cấu tạo dựa trên nguyên lý hoạt động của
những cơ cấu: cơ cấu đo kiểu từ điện, kiểu điện từ, kiểu cảm ứng, kiểu điện động,
kiểu cộng hưởng v..v..
Để đi sâu về cơ cấu đo điện từ nhóm 7 chọn “cơ cấu đo điện từ” làm đề tài
nghiên cứu cho bài tiểu luận của nhóm. Nội dung của bài tiểu luận bao gồm: những
kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo kiểu điện từ; các
phương pháp mở rộng thang đo khi đo dòng điện, điện áp…; giới thiệu một số loại
đồng hồ đo kiểu điện từ thông dụng; cách sử dụng đồng hồ đo dùng cơ cấu điện từ
để giải quyết các vấn đề kỹ thuật điện, để tìm ra sự cố về điện và cách khắc phục
chúng.



3



TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

1. Các bộ phận chính và chi tiết chung của cơ cấu chỉ thị cơ:
1.1.Trục và trụ
Là bộ phận đãm bảo cho phần động quay trên trục như khung dây, lò xo cản,
kim chỉ thị…Trụ được làm bằng thép cứng pha iridi hoặc osimi c và có tiết diện
tròn đường kính 0.8 đến 1.5mm, đầu trục hình chóp với góc đỉnh là γ = 450 – 600
và đỉnh có bán kính 0.05-0.3 mm.
Trụ đỡ làm bằng đá cứng agat hay carbua runbum
1.2.Lò xo phản kháng
Là chi tiết thực hai nhiệm vụ : tạo ra momen cản và dẫn dòng điện vào khung
dây. Lò xo phản kháng được chế tạo bằng đồng berili hoặc đồng phốt phát để có độ
đàn hời tốt và dễ hàn, lò xo được chế tão thành hình xoắn ốc
1.3.Dây căng và dây treo
Khi cần giãm momen cản đễ tăng độ nhạy của cơ cấu chỉ thị, người ta thay lò
xo bằng dây căng hay dây treo, Dây căng và dây treo là các đoạn dây phẳng, có
thiết diện hình chử nhật được làm bằng đồng berili hoặc đồng phốt phát. Momen
phản kháng của dây căng và dây treo nhỏ đễ hạn chế ma sát.
1.4.Kim chỉ thị
Kim chỉ thị được chế tạo bằng nhôm hay hợp kim nhôm. Với dụng cụ có cấp
chính xác cao, kim được làm bằng thủy tinh, hình dáng của kim chỉ thị được chế
tạo tùy theo cấp cính xác của dụng cụ đo và vị trí đặt dụng cụ quan sát.
1.5.Thang đo
Thang đo là một bộ phận để khắc độ các giá trị của đại lượng. Có nhiều loại
thang đo khác nhau tùy thuộc vào cấp chính xác và bản chất của kim chỉ thị.Thang
đo thường được chế tạo từ nhôm lá, trên mặt của có khắc các vạch chia độ. Để
tránh sai số trong quá trình đo trên mặt chia độ có thêm “mặt gương” phản chiếu
phía dưới khi đo. Đặt biệt với các dụng cụ làm việc cả ban đêm và ban ngày thì các
số trên thang đo được kẻ bằng chất phát quang trong bóng tối. Có nhiều loại thang
đo khác nhau tùy thuộc vào cấp chính xác và bản chất của cơ cấu đo. Thông dụng

nhất là loại thang đo có góc lệch ± 450 về hai phía so với trục thẳng đứng nghĩa là
góc lệch thang đo là α = 900.
Đối với các dụng cụ đo treo bảng thường có cấp chính xác không cao người
ta thường dùng thang đo có góc lệch kim là α = 900 trên bảng khắc độ hình vuông
hoặc thang đo có góc lệch kim đo là α = 2400 . Đối với các dụng cụ tự ghi, thang
đo thường sử dụng là thang đo thẳng. Đặt biệt đối với các dụng cụ đo mẫu cấp
chính xác 0.1-0.2 người ta khắc độ theo vạch chéo trên một số đường song song
giá trị đo đọc theo các điểm giao nhau giữa các đường chéo và các đường song



4


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

song. Đối với thang đo của đồng hồ đo vạn năng, trên mặt đồng hồ khắc nhiều
thang đo với các giá trị đơn vị tương ứng.
1.6. Bộ phận cản dịu.
Là bộ phận làm giãm quá trình giao động và xác định vị trí căn bằng được
nhanh chóng.
Cản dịu được chia làm hai loại
• Cản dịu bằng không khí
• Cản dịu kiểu cảm ứng từ
Cản dịu không khí gồm một hộp kính trong đó có lá nhôm chuyển động được
gắn liền với trục quay. Khi phần động của cơ cấu chỉ thị chuyển động lá nhôm
chuyển động theo tạo nên lực cản làm giãm quá trình dao động. Cản dịu cảm ứng
từ gồm một lá nhôm mỏng có dạng hình rẻ quạt di chuyễn trong khe hở của nam
châm vĩnh cửu. Khi lá nhôm chuyển động từ trường xuyên qua la nhôm tạo nên
dòng điện cảm ứng trong lá nhôm làm chống lại sự chuyển động đó căn bằng ở vị

trí xác định. Cản dịu có cấu tạo đơn giãn tác dụng cản dịu tốt, và giá thành rẻ
thường được sử dụng trong cơ cấu đo có momen quay lớn.
2.Cơ cấu đo điện từ
2.1 Khái niệm điện từ
Điện từ học là ngành vật lý nghiên cứu và giải thích các hiện tượng điện và
hiện tượng từ, và mối quan hệ giữa chúng. Ngành điện từ học là sự kết hợp của
điện học và từ học bởi điện và từ có mối quan hệ mật thiết với nhau. Điện trường
thay đổi sinh ra từ trường và từ trường thay đổi sinh ra điện trường. Thực chất, điện
trường và từ trường hợp thành một thể thống nhất, gọi là điện từ trường. Các tương
tác điện và tương tác từ gọi chung là tương tác điện từ. Lực xuất hiện trong các
tương tác đó là lực điện từ, một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên (bên cạnh lực
hấp dẫn, lực hạt nhân mạnh và lực hạt nhân yếu).
2.2.Khái niệm cơ cấu đo điện từ:
Cơ cấu đo điện từ còn gọi là cơ cấu đo có miếng sắt di động ( moving iron).
Kí hiệu là
2.3.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu đo điện từ : ta xét cấu tạo và
nguyên lý của cơ cấu điện từ theo từng loại cụ thể
Gồm có ba loại nhưng thường được ứng dụng nhiều là loại lực hút (còn gọi là
kiểu cuộn dây phẳng) và loại lực đẩy (còn gọi là kiểu cuộn dây tròn)
2.3.1. Cơ cấu đo điện từ kiểu lực hút (kiểu cuộn dây phẳng)



5


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

1.
2.

3.
4.

Cuộn dây tĩnh
Lõi thép
Lá thép từ mềm
bộ phận cản dịu

Hình 2.1.cơ cấu đo kiểu lực hút
• Phần tĩnh: là cuộn 1 dây phẳng trên đó cuốn bằng dây điện từ để tạo ra từ
trường tác động lên lá thép đặt trong nó.
• Phần động: gồm lá sắt 3 và kim chỉ thị được gắn chặt trên cùng một trục
quay nằm trên hai chân kính. Khi trong cuộn dây A có dòng điện đi qua, sẽ sinh ra
từ trường hút lá sắt B vào trong lòng cuộn dây A làm quay kim chỉ thị. Trên trục
quay được lắp một lò xo xoắn ốc để sinh ra mô men cản: một đầu gắn với kim chỉ
thị, còn đầu kia gắn với lỗ có núm gạt để điều chỉnh kim.
• Bộ phận cản dịu: Kim đồng hồ thường làm bằng nhôm mỏng nhẹ, gắn trên
cơ cấu quay ma sát ít nên khi kim quay sẽ dao động lâu rồi mới nằm ở vị trí cân
bằng. Muốn cho kim dao động chóng tắt, chóng trở về cân bằng, phải dùng bộ phận
cản dịu. Bộ phận cản dịu 4 là một lá nhôm hình quạt cũng lắp trên trục quay đặt
giữa hai trục từ của nam châm vĩnh cửu 5; khi kim quay: theo nguyên lý cảm ứng
từ, theo nguyên lý cảm ứng điện từ sẽ xuất hiện lực cản dịu trên lá nhôm làm tắt
chấn động để kim quay về vị trí cân bằng và khi đó ta có thể đọc chính xác giá trị
đại lượng cần đo.
2.3.2. Cơ cấu đo kiểu lực đẩy (kiểu cuộn dây tròn)
• Phần tĩnh: là cuộn dây tròn 1 (độ nhạy kém loại dẹt) quấn bằng dây điện từ, ở
giữa cuộn dây đặt hai miếng thép cong Silic (hoặc thép non) dẫn từ tốt; miếng thép
cố định 2 bắt chặt vào cuộn dây;




6


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

• Phần động: gồm miếng thép chuyển động 3 gắn liền vào trục quay. Trên trục
quay có gắn kim, lò xo phản kháng và lá nhôm 4 của bộ phận cản dịu 5. nhờ có vít
chỉnh kim 6 ta có thể điều chỉnh kim đồng hồ về số không khi cần.
• Bộ phận cản dịu: máy đo loại này thường dùng bộ cản dịu kiểu không khí
gồm lá nhôm mỏng 4 gắn liền với trục quay. Khi phần động quay, lá nhôm này
chuyển động trong hộp 5, nó ép không khí gây ra lực cản làm tắt sự dao động của
kim.
• Nguyên lý hoạt động :
Khi cho dòng điện một chiều vào cuộn dây phần tĩnh, sẽ sinh ra từ trường trong
lòng cuộn dây. Từ trường này sẽ từ hóa hai miếng thép, biến chúng thành hai nam
châm giống nhau, mà ta biết rằng hai cực nam châm cùng tên ở gần nhau sẽ đẩy
nhau, do đó hai miếng thép đẩy nhau.
Miếng thép 2 đã cố định thì miếng thép 3 sẽ chuyển động làm cho trục quay và
kim cũng quay theo.
Nếu cho dòng điện xoay chiều vào cuộn dây, tùy theo chiều dòng điện biến đổi
theo thời gian thì chiều của từ trường và từ cực của miếng thép cũng biến đổi đồng
thời, nên chiều của lực tác dụng lên trục quay vẫn không đổi.
Ở đây thì cường độ từ cảm B do dòng điện trong cuộn dây tĩnh gây ra, nên lực
tác dụng lên lá thép nam châm sẽ tỷ lệ với bình phương dòng điện I; lực này sinh
sinh ra mômen làm quay lá thép cũng tỷ lệ với bình phương dòng điện:
Mq =

dWe
dα


Năng lượng điện được xác định:
We =

LI 2
2

Trong đó L là điện cảm của cuộn dây nên mômen quay còn được viết lại như
sau:
Mq =

dL I 2
.
dα 2

Khi kim quay thì lò xo sẽ sinh ra mômen cản:
M c = D. α
Với D là hệ số cản của lò xo .
Kim đồng hồ ở vị trí cân bằng khi mômen quay bằng với mômen cản:
M q = M c hay
Suy ra góc quay của kim là:



dL I 2
. = D. α
dα 2

7



TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

α=

I 2 dL
.
2 D dα

Góc quay của kim α tỷ lệ bình phương với dòng điện. Tùy theo độ lớn của góc
quay mà ta biết được trị số dòng điện cần đo được kẻ trên mặt đồng hồ.
2.4. Đặc tính của cơ cấu đo điện từ :
Từ biểu thức trên ta có một số nhận xét:
• Góc quay α của kim chỉ thị tỷ lệ với bình phương dòng điện và không phụ
thuộc vào chiều dòng điện nên cơ cấu đo điện từ có thể đo đại lượng điện một chiều
và đại lượng điện xoay chiều. Trong đó dòng điện xoay chiều có tần số lên tới
10.000 Hz.
• Do góc quay khung dây tỷ lệ với bình phương dòng điện nên thang đo chia
vạch không đều và phụ thuộc vào tỷ số

dL
(đây là đại lượng phi tuyến tính). Thực
dα

tế người ta tính toán sao cho góc lệch α của khung dây
2.4.1. Ưu điểm của cơ cấu:
• Đồng hồ đo kiểu điện từ có ưu điểm là có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, làm việc
đơn giản , dễ sử dụng .
• Độ tin cậy cao do cuộn góc quay tỷ lệ với bình phương dòng điện nhờ đó
mà ta tính toán chia thang đo phù hợp với trị số dòng điện cần đo.

• Cuộn dây ở phần tĩnh nên có thể chế tạo bằng dây to nhờ đó mà nó có thể
chịu được dòng điện lớn, khả năng chịu quá tải cao.
• Có thể dùng đo trong mạch điện một chiều và mạch điện xoay chiều ( tần số
công nghiệp) nên rất tiện lợi.
• Công nghệ chế tạo dễ các loại cơ cấu khác .
2.4.2.Nhược điểm của cơ cấu :
• Cuộn dây tĩnh được cuốn bằng dây dẫn có tiết diện lớn, do đó dòng điện tiêu
tốn trên cuộn dây tĩnh nhiều. Vì vậy khi đo đồng hồ sẽ tiêu tốn điện năng lớn.
• Độ chính xác không cao do từ dư trong lá sắt non
• Tính trễ làm tăng sai số khi dùng ở dòng điện xoay chiều. Giảm tính trễ bằng
cách giảm nhỏ miếng sắt di động hoặc chọn mật độ từ thông B để cho hiện tượng
trễ trong miếng sắt nhỏ đi. Cho nên có sự dung hòa giữa từ thông và miếng sắt di
động.
• Ngoài ra cơ cấu khi đo còn chịu ảnh hưởng của tín hiệu xoay chiều: do có
thành phần tự cảm L của cuộn dây cố định cho nên khi tần số tín hiệu tăng, tổng
trở: Z = L ω = 2 Π Fl của cuộn dây tăng không thích hợp với tín hiệu đo có khoảng



8


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

thay đổi tàn số lớn . Ngoài ra dòng điện xoáy trên miếng sắt di động tăng khi tần số
tín hiệu tăng.
• Do từ trường tạo ra bởi cuộn dây có trị số nhỏ cho nên dễ bị ảnh hưởng bởi
từ trường nhiễu, cần phải bảo vệ bằng cách chắn từ cho cơ cấu
3. Ứng dụng của cơ cấu đo kiểu điện từ:
Dụng cụ đo kiểu điện từ thường dụng để chế tạo các loại ampe kế, volt kế để đo

dòng điện và điện áp xoay chiều ở tần số điện công nghiệp với cấp chính xác là 1.0
và 1.5 hoặc các cơ cấu đo ở phòng thí nghiệm với cấp chính xác là 0.5 và 1.0. Nếu
làm ampe kế thì cuộn dây được cuốn bằng dây điện từ to, có ít vòng – điện trở nhỏ.
Nếu dùng làm volt kế thì cuộn dây phải được cuốn bằng dây điện từ nhỏ, có rất
nhiều vòng điện trở lớn để dòng điện tiêu thụ không cao.
Đối với các đại lượng xoay chiều có tần số cao và hơi cao, ta phải tính toán các
mạch bù tần số để giảm thiểu sai số.
3.1. Các loại đồng hồ đo điện sử dụng cơ cấu đo kiểu điện từ thông dụng
3.1.1. Ampe kế đo cường độ dòng điện
Cơ cấu đo kiểu điện từ có thể chế tạo thành ampe kế đo dòng điện một chiều và
ampe kế đo dòng xoay chiều nhưng người ta thường dùng cho đo dòng xoay chiều
vì theo trên cơ cấu điện từ đo dòng một chiều không chính xác, trong khi đó ampe
kế kiểu từ điện rất nhạy mà lại khá chính xác.
Cơ cấu đo kiểu điện từ ứng dụng sản xuất các loại đồng hồ: Miliampe kế (mA-đo
từ 10 −3 A ), Ampe kế (I đm <10 3 A) , hoặc kilo ampe kế (I đm >10 3 A)
Ampe kế kiểu điện từ được chế tạo dựa trên cơ cấu đo chỉ thị điện từ. Mỗi cơ cấu
đo được chế tạo với số ampe vòng Iw nhất định.
Đối với cơ cấu đo có cuộn dây hình xuyến thường có ampe vòng là:
Iw = 200 (A.vòng)
Đối với cơ cấu đo có cuộn dây dẹp ampe vòng là: Iw = 100 ÷ 150 (A.vòng)
Đối với cơ cấu đo có cuộn dây tròn, mạch từ khép kín thì có ampe vòng là:
Iw = 50 ÷ 1000 (A.vòng)
Khi đo cường độ dòng điện ampe kế phải mắc nối tiếp với mạch điện nên toàn
bộ dòng điện chạy trong mạch sẽ qua máy đo; bởi vậy công suất tiêu hao trong máy
đo phải nhỏ nghĩa là điện trở của ampe kế phải thật nhỏ để khỏi ảnh hưởng đến sự
hoạt động của mạch điện và giảm thiểu sai số khi đo. Do đó cuộn dây tĩnh của
ampe kế phải được làm bằng chất liệu có điện trở suất nhỏ(đồng, nhôm…), tiết diện
dây và số vòng phải hạn chế tối đa.
• Mở rộng thang đo cho ampe kế điện từ:
Muốn mở rộng thang đo Ampe kế điện từ ta chỉ cần thay đổi sao cho:




9


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

Iw = I 1 w 2 = I 2 w 2 = I 3 w 3 = … = I n w n = const
Do đó ta cần chia cuộn dây tĩnh ra thành nhiều đoạn nhỏ bằng nhau và khi thay
đổi cách ghép các phân đoạn này song song hoặc nối tiếp ta sẽ có những thang đo
khác nhau(hình 4.1.1):

Hình: 4.1.1. sơ đồ nguyên lý mở rộng thang đo ở ampe kế điện từ
Ví dụ:
Một ampe kế điện từ có hai thang đo, ta chia cuộn dây tĩnh thành hai phân đoạn
bằng nhau. Nếu nối tiếp hai phân đoạn này ta sẽ đo được dòng điện tối đa là I 1 ; còn
nếu đấu song song hai phân đoạn này ta sẽ được dòng điện là I 2 = 2I 1
Mắc nối tiếp:

Mắc song song:

Ampe kế điện từ có nhiều nhất là ba thang đo vì khi tăng số lượng thang đo lên
việc bố trí mạch chuyển thang đo sẽ phức tạp không tể thực hiện được.
• Mở rộng tầm đo cho ampe kế điện từ:
Muốn dùng ampe kế loại này có thang đo nhỏ để đo dòng điện AC lớn ta
dùng máy biến dòng để cơ cấu đo được đơn giản hơn




10


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

Máy biến dòng điện(TI) có mạch từ làm bằng các lá thép kỹ thuật dẫn từ tốt:
cuộn sơ cấp w 1 vòng dây to và ít vòng( ở ampe kế kìm chỉ có 1 vòng) được mắc
nối tiếp với dây pha cần đo. Cuộn thứ cấp w 2 vòng dùng dây nhỏ cuốn thành nhiều
vòng nối ampe kế:

Hình: 4.1.2. Sơ đồ cấu tạo cách nối dây máy biến dòng TI
I 1 : Dòng điện cần đo
I 2 : Dòng điện cảm ứng sinh ra từ dòng I 1
w 1 : Số vòng dây quấn trên cuộn sơ cấp
w 2 : Số vòng dây quấn trên cuộn thứ cấp
Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, khi có dòng điện I 1 chạy qua cuộn dây sơ
cấp, làm xuất hiện từ thông Φ biến thiên trong mạch từ, từ thông này móc vòng qua
cuộn dây thứ cấp nên ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện sức điện động cảm ứng. Do
cuộn thứ cấp mạch kín nên có dòng điện I 2 , dòng điện này phù hợp với dòng định
mức của cơ cấu khi đo
Cường độ dòng điện trên hai cuộn dây tỷ lệ nghịch với số vòng dây:
I 1 W2
=
I 2 W1

; với I 2 là dòng điện đo được trên ampe kế ;

Từ đây ta suy ra dòng điện AC cần đo là:
I1 = I 2 .


W2
W1

Thường tỷ số của biến dòng K i =



I1
: 50/5; 100/5; 200/5; …; 1000/5 v..v..
I2

11


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

Ta có thể mắc đồng thời cả ampe kế lẫn volt kế vào một máy biến dòng cũng
được miễn sao tổng trở của chúng không vượt quá tổng trở định mức của biến
dòng.
Để thuận tiện cho việc đo cường độ dòng điện lớn và hạn chế thao tác khi đo,
người ta sử dụng ampe kìm:
Ampe kìm là một dạng kết hợp đặc biệt của cơ
cấu đo điện từ với biến dòng, nó rất tiện lợi vì khi
cần đo dòng điện chạy qua dây dẫn nào đó, ta không
cần ngắt mạch điện để mắc dụng cụ đo vào như các
loại ampe kế khác. Mạch từ của máy biến dòng
trong ampe kế kìm có thể đóng mở như một chiếc
kìm. Khi cần đo dòng điện chạy qua dây dẫn ( phụ
tải), ta cho dây dẫn vào mạch từ khép kín, dây dẫn
có dòng điện cần đo lúc này đóng vai trò cuộn dây

sơ cấp của máy biến dòng với số vòng w 1 = 1 vòng.
Theo đó dòng điện cần đo được xác định:
I1 = I 2 . w 2
Hình 4.1.3.Ampe kế kìm II - 91
Chú ý: chế độ làm việc định mức của máy biến dòng TI là chế độ ngắn mạch
cuộn thứ cấp. Do đó nếu tháo gỡ ampe điện từ ra khỏi biến dòng cần nối tắt hai đầu
dây cuộn thứ cấp, tránh ảnh hưởng của dòng từ hóa I 0 làm tổn hao từ đốt nóng.
3.1.2. Volt kế đo điện áp.
Mặc dù độ chính xác không cao nhưng do giá thành hạ nên cơ cấu đo điện từ
được sử dụng nhiều để chế tạo đồng hồ volt kế đo điện áp xoay chiều, đăc biệt
trong công nghiệp. Volt kế loại này bao gồm: mili volt kế, volt kế hoặc kilo volt kế
tùy theo phạm vi điện áp ta lựa chọn loại thích hợp để đo.
Đo điện áp giữa hai điểm nào đó trên mạch điện ta nối đồng hồ song song với
đoạn mạch đó. Vì volt kế mắc song song với mạch điện nên điện trở của volt kế
phải rất lớn so với điện trở của mạch để khỏi ảnh hưởng đến sự hoạt động của
mạch. Do đó cuộn dây phần tĩnh phải có số vòng lớn khoảng 1000 đến 6000 vòng
với cỡ dây nhỏ(do dòng điện qua cuộn dây này nhỏ). Volt kế điện từ có điện trở



12


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

càng lớn thì sai số càng nhỏ, dòng điện càng nhỏ và công suất tiêu hao trong volt
kế cũng sẽ càng nhỏ.
Để mở rộng thang đo cho cơ cấu đo, ta sử dụng điện trở shunt (giống như cơ cấu
từ điện)


Khi đo điện áp xoay chiều ở tần số cao sẽ xuất hiện sai số do tần số. Để khắc
phục hiện tượng này, ta gắn các tụ điện song song với các điện trở shunt:

Để mở rộng tầm đo cho các volt kế điện từ khi đo điện áp xoay chiều lớn hơn
600 v ta có thể sử dụng biến áp đo lường TU, biến điện áp cao xuống điện áp thấp
phù hợp với đồng hồ đo. Việc sử dụng biến áp đo lường TU có ưu điểm là đảm bảo
an toàn trong quá trình đo và tạo ra điện áp phù hợp với điện áp cơ cấu đo.
Máy biến áp đo lường có cấu tạo và cách mắc vào mạch đo như hình vẽ. Cuộn
dây sơ cấp w 1 (nhiều vòng) được mắc vào lưới điện cần đo còn cuộn thứ cấp w 2 (ít
vòng) được mắc với volt kế.
Theo nguyên lý cảm ứng điện từ điện áp ở hai đầu hai cuộn dây tỷ lệ với tỷ số
vòng dây:



13


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

U 1 W1
= KU
=
U 2 W2

Điện áp cần đo: U 1 = K U .U 2
Thường tỷ số biến áp K U = 500/100; 6000/100;
35000/100;…
Hình 4.2.1. Sơ đồ cấu tạo cách nối dây máy biến
áp đo lường TU


Chú ý : muốn đảm bảo an toàn cho máy và người thì cuộn dây sơ cấp w 1 của
biến áp phải đặt cầu chì và cuộn thứ cấp phải được nối đất.
LỜI KẾT
Tóm lại cơ cấu đo điện từ với ứng dụng rộng rãi của nó trong đời sống hằng
ngày và trong công nghiệp cần phải được sinh viên ngành điện tìm hiểu kỹ càng.
Trong phạm vi giới hạn tiểu luận nhóm chỉ trình bày những vấn đề quan trọng của
đề tài. Hy vọng rằng các bạn sinh viên sau khi tham khảo cuốn tiểu luận này của
chúng tôi sẽ hiểu sâu hơn về cơ cấu đo kiểu điện từ và nnắm được ngyuên lý hoạt
động cũng như cách sử dụng các loại dồng hồ đo điện kiểu cơ cấu điện từ



14


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

4.Tài liệu tham khảo:
1. Bài giảng kỹ thuật điện
Nguyễn Tuấn Hùng – đại học thủy sản Nha Trang
Www.thuviendientu.com
2. Đo điện thực hành
Bùi Văn Yên
Nhà xuất bản Hải Phòng - 2004
3. Kỹ thuật đo
Khoa điện trường đại học công nghiệp tp. Hồ Chí Minh - 2009
4. Kỹ thuật đo
Nguyễn Ngọc Tân – Ngô Văn Ky
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – 1998

5. Kỹ thuật đo điện-điện tử
Lưu Thế Vinh – đại học Đà Lạt
Www.thuviendientu.com
6. Kỹ thuật điện
Lưu Thế Vinh – đại học Đà Lạt
Www.thuviendientu.com



15


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................



16


TIỂU LUẬN: TÌM HIỄU VỀ CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỪ

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................3
1. Các bộ phận chính và chi tiết chung của cơ cấu chỉ thị cơ: ..................................4
1.1.Trục và trụ .....................................................................................................4
1.2.Lò xo phản kháng...........................................................................................4
1.3.Dây căng và dây treo......................................................................................4
1.4.Kim chỉ thị .....................................................................................................4
1.5.Thang đo ........................................................................................................4
1.6. Bộ phận cản dịu. ...........................................................................................5
2.Cơ cấu đo điện từ .................................................................................................5
2.1 Khái niệm điện từ...........................................................................................5
2.2.Khái niệm cơ cấu đo điện từ:..........................................................................5
2.3.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu đo điện từ : ta xét cấu tạo và
nguyên lý của cơ cấu điện từ theo từng loại cụ thể ...............................................5
2.3.1. Cơ cấu đo điện từ kiểu lực hút (kiểu cuộn dây phẳng) ............................5
2.3.2. Cơ cấu đo kiểu lực đẩy (kiểu cuộn dây tròn)...........................................6
2.4. Đặc tính của cơ cấu đo điện từ : ....................................................................8

2.4.1. Ưu điểm của cơ cấu: ...............................................................................8
2.4.2.Nhược điểm của cơ cấu :..........................................................................8
3. Ứng dụng của cơ cấu đo kiểu điện từ: .................................................................9
3.1. Các loại đồng hồ đo điện sử dụng cơ cấu đo kiểu điện từ thông dụng ...........9
3.1.1. Ampe kế đo cường độ dòng điện ............................................................9
3.1.2. Volt kế đo điện áp.................................................................................12
LỜI KẾT ...............................................................................................................14



17